[發(fā)明專利]一種二維氮摻雜金屬有機(jī)骨架磁性納米材料制備方法及用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010123624.8
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111185138A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高仕謙;陳坤;邵煜晨;李小蒙;邵子純;劉忻
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 蘇州吳韻知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32364
• 代理人: 王銘陸

本發(fā)明提供了一種二維氮摻雜金屬有機(jī)骨架磁性納米材料制備方法，包括以下步驟：稱取九水硝酸鉻和對苯二甲酸溶解于超純水中，超聲使之分散均勻，加入上述Fe₃O₄?COOH繼續(xù)超聲至均勻混合，轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中高溫反應(yīng)，用純水和乙醇交替清洗，真空干燥后，研磨得到Fe₃O₄?COOH@MIL?101磁性納米粒子。將溴化1?己基?3甲基咪唑溶解于有機(jī)溶劑中，加入Fe₃O₄?COOH@MIL?101，加熱反應(yīng)并至丙酮完全蒸發(fā)，然后洗滌干燥得到二維N摻雜IL/Fe₃O₄?COOH@MIL?101粒子。本發(fā)明的二維氮摻雜金屬有機(jī)骨架磁性磁性納米材料不僅可以有效的吸附廢印染廢水中的陰離子、陽離子和非離子染料，同時(shí)也可以應(yīng)用于復(fù)雜材料如乳制品中的黃曲霉毒素的富集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性材料領(lǐng)域，具體涉及一種二維氮摻雜金屬有機(jī)骨架磁性納米材料及其制備方法及用途。

背景技術(shù)

六邊形碳晶格隨著N原子的摻雜會發(fā)生盡可能小的畸變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。N原子額外的孤對電子具有載流體作用，隨著N的摻入可以使多孔碳材料的電荷密度增加，形成n型半導(dǎo)體，進(jìn)而可以使多孔碳材料的導(dǎo)電性增加。表面含氮官能團(tuán)的增加則能夠改善多孔碳材料的表面請示性能，提高其對環(huán)境持久性有機(jī)污染的相容性。另外，咪唑型及2個(gè)N原子分別于兩個(gè)sp2碳原子相連，并在π系統(tǒng)中分別貢獻(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)p-π電子，從而局部較高的電子密度及表面能的差異性可能有利于金屬顆粒在N摻雜碳載體上成核和生長，使得金屬與載體間相互作用力增強(qiáng)。因此，N摻雜的多孔碳材料比純多孔碳材料具有更多優(yōu)異的性質(zhì)，將極大的擴(kuò)展碳材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

離子液體作為一種新型的綠色環(huán)保型溶液，具有不揮發(fā)性、高電子傳導(dǎo)率、不可燃性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。而咪唑型離子液體本身對有機(jī)分子和無機(jī)離子具有良好的萃取性能，它們會在水溶液中對目標(biāo)污染物具有超強(qiáng)的選擇性，因此被作為有機(jī)或無機(jī)物的萃取劑而廣泛的研究。由于離子液體容易制備、室溫下為液體且蒸汽壓幾乎為0，室溫下與無機(jī)模板表面之間具有很強(qiáng)的相互作用，且其N含量比一般含N聚合物中的高，因此離子液體可作為理想的前體用于“鑄造法”制備納米結(jié)構(gòu)、高表面積N 摻雜多孔碳。

金屬有機(jī)骨架化合物合成的主要是由金屬離子和有機(jī)配體組成，此外，還需根據(jù)實(shí)現(xiàn)途徑加入其他的原料，如擴(kuò)散法需要不同溶劑的選擇，一些可充當(dāng)去質(zhì)子作用的添加劑等等。金屬組分多采用二價(jià)過渡金屬離子，如Zn²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺、Co²⁺等，由于它們的次外層軌道并沒有被電子充滿，因而具有不飽和的配位結(jié)構(gòu)，可以接納孤對電子進(jìn)行配位；與金屬離子配位的有機(jī)配體就是充當(dāng)這種提供孤對電子進(jìn)行配位的客體。有機(jī)配體應(yīng)含有多齒形官能團(tuán)，其中運(yùn)用最多的是含羧基結(jié)構(gòu)的配體和含N的配體，如對苯二甲酸（H₂BDC）、均三苯甲酸（BTC）、咪唑、4，4'-聯(lián)吡啶（4，4'-bpy）等。常用的有機(jī)溶劑有醇類（乙醇）、胺類（DMF、TEA）、乙腈和吡啶等。

本發(fā)明二維氮摻雜金屬有機(jī)骨架磁性納米材料制備，首先一維氮摻雜是使用直接合成法，在合成MOFs材料過程中加入對苯二甲酸同時(shí)對MOFs的修飾；二維氮摻雜則是使用間接合成法，在已經(jīng)合成的MOFs表面進(jìn)行離子液體的咪唑基團(tuán)修飾嫁接，使二維氮摻雜固定在MOFs的表面，使MOFs具有離子液體的特點(diǎn)，提高材料吸附能力。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種二維氮摻雜金屬有機(jī)骨架材料的制備方法和應(yīng)用，金屬-有機(jī)骨架材料因具有高比表面積、高孔隙率以及可調(diào)控的孔結(jié)構(gòu)和多功能新，在廢水的高效處理方面得到應(yīng)用。

技術(shù)方案：針對上訴問題，本申請公開了一種二維氮摻雜金屬有機(jī)骨架磁性納米材料制備方法，所述制備方法包括下述的步驟：